DE3915578C1

DE3915578C1 -

Info

Publication number: DE3915578C1
Application number: DE19893915578
Authority: DE
Inventors: Beat Hombrechtikon Ch Mraz
Original assignee: SPECTROSPIN AG FAELLANDEN ZUERICH CH
Current assignee: SPECTROSPIN AG FAELLANDEN ZUERICH CH
Priority date: 1989-05-12
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-11-15
Anticipated expiration: 2009-05-13
Also published as: EP0397168B1; US5140823A; DE59003752D1; EP0397168A2; EP0397168A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Kryostat, insbesondere für supra leitende Magnete, mit ineinandergeschachtelten Bauteilen, von denen eines eine äußere Hülle und mindestens ein anderes ein in der Hülle angeordnetes Gefäß zur Aufnahme eines Kühlmittels bildet, und mit die Bauteile verbindenden Zugmitteln, mit denen jeweils ein inneres Bauteil an dem benachbarten, weiter außen liegenden Bauteil aufgehängt ist, welche Zugmittel Glasfasern oder Aramidfasern enthalten, an ihren Enden Zuganker aufweisen und über die Zuganker an dem jeweiligen Bauteil befestigt sind, wobei die Enden der Zugmittel von Glasfasern oder Aramidfasern gebildet werden und diese Enden in einer sich erweiternden Bohrung im Zuganker festgelegt sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung derartiger Zugmittel. The invention relates to a cryostat, in particular for supra conductive magnets, with nested components, by an outer shell and at least one other vessel arranged in the envelope for receiving a coolant forms, and with the components connecting traction means with which one inner component each on the neighboring one, further out lying component is suspended, which traction means glass fibers or contain aramid fibers, have tie rods at their ends and are attached to the respective component via the tie rods, the ends of the traction means of glass fibers or aramid fibers are formed and these ends in an expanding Bore in the tie rod are defined. The invention relates also a method for producing such traction devices.

Bei Kryostaten für supraleitende Magnete, die allgemein den vorstehend beschriebenen Aufbau haben, bereitet die Ausbildung der Zugmittel, die in der Regel als Zugstäbe ausgebildet sind, besondere Probleme. Diese Zugstäbe müssen eine hohe Zugfestig keit haben, um die relativ großen Massen sicher zu tragen, und zugleich eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um den Wärmetransport in das Innere eines Kryostaten möglichst klein zu halten. Sie sollen zugleich einfach zu fertigen und zu mon tieren sein und im Kryostaten möglichst wenig Platz einnehmen, da die zu ihrer Unterbringung erforderlichen Räume erheblich zum Bauvolumen eines solchen Kryostaten beitragen können.In cryostats for superconducting magnets, which generally the have the structure described above, prepares the training the traction means, which are usually designed as tension rods, special problems. These tension rods must have a high tensile strength have the ability to safely carry the relatively large masses, and at the same time have a low thermal conductivity to the Heat transfer into the interior of a cryostat as small as possible to keep. They should be easy to manufacture and mon at the same time animals and take up as little space as possible in the cryostat, because the space required to accommodate them is considerable can contribute to the construction volume of such a cryostat.

Es sind Kunststoffstäbe für Kryostaten bekannt (WO 86/04 016), die mit direktionalen Glasfasern verstärkt sind. Diese Zugstäbe weisen den Vorteil auf, daß sie die erforderliche Zugfestigkeit be sitzen, ohne im Kryostaten übermäßig viel Platz in Anspruch zu nehmen. An ihren Enden sind diese Zugstäbe mit Zuganker ver sehen, über die die Kräfte eingeleitet werden. Eine innige Verbindung zwischen dem Zugstab und dem Zuganker wird dadurch erreicht, daß am Ende des Kunststoffstabes die Glasfasern zu einer Schlaufe ausgebildet sind, und die Schlaufe am Ende des Kunststoffstabes übersteht. Der Zuganker weist eine sich konisch erweiternde Bohrung auf, in die das Ende des Zugstabes derart ein- und hindurchgeführt wird, daß die Glasfaserschlaufe das erweiterte Ende überragt. In die überstehende Schlaufe wird nun ein Keil eingesetzt, die Glasfasern mit dem Keil in die sich in Zugrichtung verjüngende Bohrung eingezogen und schließ lich die Glasfasern in dieser Lage ausgehärtet.Plastic rods for cryostats are known (WO 86/04 016), which with directional glass fibers are reinforced. These tie rods point the advantage that they have the required tensile strength sit without taking up too much space in the cryostat to take. At their ends, these tie rods with tie rods are ver see through which the forces are introduced. An intimate one This creates a connection between the tension rod and the tie rod achieved that the glass fibers at the end of the plastic rod a loop are formed, and the loop at the end of Plastic rod protrudes. The tie rod has a conical shape widening hole in which the end of the tension rod so is inserted and passed through that the fiber loop extended end towers. In the protruding loop now insert a wedge, the glass fibers with the wedge in the the tapered bore is drawn in and closed Lich hardened the glass fibers in this position.

Diese hochfeste Verbindung von Zuganker und Zugstab weist aber den Nachteil auf, daß die Enden der Zugstäbe mit Schlaufen aus Glasfasern versehen sein müssen, was zum einen kostenintensiv, zum anderen aufwendig ist, da eine Vielzahl von Zugstäben mit unterschiedlichen Längen in einem Kryostaten Einsatz finden und für jede Länge ein Zugstab mit Schlaufen an seinen Enden hergestellt werden muß. Aufgrund der unterschiedlichen Materia lien von Zuganker, Keil- und Kunststoffstab besteht ein weiterer Nachteil darin, daß wegen deren unterschiedlichen Ausdehnungs koeffizienten keine gute Oberflächenverbindung zwischen dem Zugstab und dem Zuganker hergestellt werden kann. Die Bruch sicherheit dieser Verbindung ist daher begrenzt.This high-strength connection between tie rod and tie rod shows the disadvantage that the ends of the tension rods with loops Glass fibers must be provided, which on the one hand is expensive, on the other hand, it is complex since a large number of tension rods are used different lengths in a cryostat and for each length a tie rod with loops at its ends must be manufactured. Because of the different materia There is another tie rod, wedge and plastic rod Disadvantage in that because of their different expansion do not have a good surface connection between the Tension rod and the tie rod can be manufactured. The break security of this connection is therefore limited.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Zugmittel für Kryostaten zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Weise unter Einhaltung enger Toleranzen herstellbar sind, einen geringen Platzbedarf haben und zugleich eine höhere Bruchsicher heit aufweisen.Accordingly, the invention has for its object traction for creating cryostats that are simple and inexpensive Way can be produced with close tolerances, one have a small footprint and at the same time are more break-proof show unit.

Diese Aufgabe wird nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung da durch gelöst, daß die die Enden der Zugmittel bildenden Glas fasern oder Aramidfasern am Zugmittelende enden und aufgefächert in der sich erweiternden Bohrung des Zugankers festgelegt, z. B. festgeklebt sind, wobei ein jedes Faserende mit Klebstoff umgeben ist.This object is there according to the device according to the invention solved by that the ends of the traction glass forming fibers or aramid fibers end at the end of the traction device and fanned out set in the expanding hole of the tie rod, e.g. B. are glued, each end of the fiber being surrounded by adhesive.

Gemäß der Erfindung werden die Zugmittel mit Zuganker versehen, wobei die Zuganker eine sich erweiternde Bohrung aufweisen. Die Enden der Zugmittel, die von direktionalen, d. h., in Richtung der Zugkraft verlaufenden Glasfasern ge bildet werden, sind aufgefächert bzw. gespreizt, so daß das Ende der Zugmittel eine größere Querschnittsfläche als der restliche Körper des Zugmittels aufweist, und sind die Enden mit einem Klebstoff versehen, der jede einzelne Glasfaser umgibt und einhüllt. Das Zugmittel ist schließlich derart im Zuganker angeordnet, daß es dessen Bohrung durchgreift und das von den aufgefächerten und mit dem Klebstoff getränkte Ende der Glas fasern sich in dem erweiterten Ende der Bohrung befindet. Nach dem Aushärten des Klebstoffes können aufgrund der großflächigen und direkten Verbindung des Klebstoffes mit den Glasfaserenden sehr hohe Zugkräfte über den Zuganker auf die Zugmittel einge leitet werden. Bei dieser Belastung wird der Klebstoff auf Scherung und Druck belastet, so daß der Klebstoff zwischen den Fasern eingeklemmt wird, da die Zugrichtung des Zugmittels in Richtung des sich verjüngenden Endes der Bohrung des Zugankers erfolgt, und somit eine Verdrängung des Klebstoffs bewirkt wird. Selbst bei einer beschädigten Verbindung von Zuganker und Zugmittel kann diese noch Kräfte übertragen, da der Ver drängung des Klebstoffes aus dem Raum zwischen den Fasern der Selbsthemmungseffekt entgegenwirkt. Diese Verbindung überträgt also auch noch nach dem Überschreiten der durch Lastspitzen hervorgerufenen Bruchdehnung Zugkräfte mit Sicherheit. Vorteil haft besteht der Zuganker aus Kunststoff und ist mit direktio nalen Glasfasern verstärkt.According to the invention, the traction means are provided with tie rods, the tie rods have a widening bore. The ends of the traction means, which are of directional, i.e. i.e., in the direction of the tensile glass fibers ge are formed, are fanned out or spread, so that End of the traction means a larger cross-sectional area than that has remaining body of the traction device, and are the ends provided with an adhesive that surrounds each individual glass fiber and envelops. The traction device is finally in the tie rod arranged that it passes through its bore and that of the fanned out and soaked in the end of the glass fibers is in the enlarged end of the hole. To the adhesive can harden due to the large area and direct connection of the adhesive to the glass fiber ends very high tractive forces are applied to the traction means via the tie rod be directed. With this load, the adhesive will open Shear and pressure loaded, so that the adhesive between the Fibers is pinched because the pulling direction of the traction means in Direction of the tapered end of the tie rod bore takes place, and thus causes a displacement of the adhesive becomes. Even if the tie rod connection is damaged and traction means can still transmit these forces because the Ver displacement of the adhesive from the space between the fibers of the Counteracts self-locking effect. This connection transmits So even after the load peaks have been exceeded Elongation at break tensile forces with certainty. Advantage the tie rod is made of plastic and is with directio reinforced glass fibers.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Form der Glasfasern enthaltenden Zugmittel erwiesen, bei der diese als runde mit direktionalen Glasfasern verstärkte Kunststoffstäbe ausgebildet sind. Derartige glasfaserverstärkte Kunststoffstäbe sind als Massenware erhältlich, die nur noch auf die gewünschte Länge zugeschnitten werden müssen, und bei denen lediglich die Enden von dem die Glasfasern umgebenden Harz befreit werden müssen, so daß die Glasfasern nach dem Einführen des Kunststoffstabes in die Bohrung des Zugankers aufgefächert und mit einem Kleb stoff versehen werden können. Bevorzugt weist das engere Ende der Bohrung einen dem Querschnitt des Kunststoffstabs entspre chenden Querschnitt auf.A form of the glass fibers has proven to be particularly advantageous containing traction means proved to be round with directional glass fiber reinforced plastic rods are. Such glass fiber reinforced plastic rods are as Bulk goods available that only have the desired length must be cut, and where only the ends the resin surrounding the glass fibers must be freed, so that the glass fibers after inserting the plastic rod fanned out in the hole of the tie rod and with an adhesive fabric can be provided. The narrower end preferably has the bore corresponds to the cross section of the plastic rod cross-section.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, daß die Zugmittel als Kevlar-Kordeln ausgebildet sind. Auch diese Kevlar-Kordeln, bestehend aus Aramidfasern, können sehr hohe Zugkräfte übertragen und weisen den Vorteil auf, daß sie für die Herstellung der Verbindung mit dem Zuganker keiner Vorbehandlung bedürfen. Die Kevlar-Kordel wird lediglich über das engere Ende der Bohrung des Zugankers in diesen soweit eingeführt, daß sie das erweiterte Ende überragt. Nach dem Auffächern der überragenden Enden der Aramidfasern und dem Zusatz von Klebstoff wird das überragende Ende in die Bohrung des Zugankers wieder eingezogen, so daß in dieser Lage der Klebstoff aushärten kann.In another advantageous embodiment it is provided that the traction means are designed as Kevlar cords. This too Kevlar cords, consisting of aramid fibers, can be very high Tractive forces transmit and have the advantage that they are for the Establishing the connection to the tie rod no pretreatment need. The Kevlar cord is just about the tighter End of the hole in the tie rod is inserted into it so far, that it towers over the extended end. After fanning out the protruding ends of the aramid fibers and the addition of glue the protruding end in the hole of the tie rod again retracted so that the adhesive can harden in this position.

Wie bereits erwähnt, muß die von den Zugmitteln übertragene Wärmemenge möglichst klein gehalten werden. Für die Wärmeüber tragung ist nicht nur die Wärmeleitfähigkeit des Zugmittels selbst von Bedeutung, sondern auch die Wärmeübertragung von den Bauteilen, an denen das Zugmittel befestigt ist, auf die Zugmittel. Dabei haben die in dem erfindungsgemäßen Kryostaten verwendeten Zugmittel den Vorteil, daß wegen der geringen Dicke der Zugmittel die Kontaktfläche zwischen den Zugmitteln und den daran befestigten Zugankern relativ klein ist, so daß der Wärmeübergang durch Wärmeleitung verhältnismäßig klein ist. Trotz der geringen Dicke besitzen die Zugmittel vorteilhaft eine ausreichende Zugfestigkeit.As already mentioned, the one transmitted by the traction means Amount of heat should be kept as small as possible. For the heat transfer Carrying is not only the thermal conductivity of the traction device itself important, but also the heat transfer from the components to which the traction device is attached to the Traction means. They have in the cryostat according to the invention traction means used the advantage that because of the small thickness the traction means the contact area between the traction means and the tie rods attached to it is relatively small, so that the Heat transfer through conduction is relatively small. Despite the small thickness, the traction means are advantageous adequate tensile strength.

Bevorzugt ist der Zuganker mit einer sich zu einer Bohrungsöff nung hin konisch erweiternden Bohrung versehen. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Bohrung des Zugankers über einen ersten Bereich zylindrisch und über den restlichen Bereich sich konisch erweiternd verläuft. Der zylin drische Bereich der Bohrung kann dem Querschnitt des Zugmittels angepaßt sein, wohingegen der konisch sich erweiternde Bereich derart ausgebildet ist, daß dieser die aufgefächerten Enden der direktionalen Glasfasern, die in Klebstoff eingebettet sind, vollständig aufnimmt. Bevorzugt kann auch der an das aufgefächerte Ende sich anschließende, im zylindrischen Bereich der Bohrung des Zugankers sich befindende Abschnitt des Zugmit tels in diesen zylindrischen Bereich eingeklebt sein. Bei einer Zugbelastung des Zugmittels treten demnach im zylindrischen Bereich Scherkräfte zwischen dem Zugmittel und dem Zuganker und im konisch sich erweiternden Bereich der Bohrung Druck- und Scherkräfte auf. Dies hat den Vorteil, daß, da die Verbin dung nicht auf reine Scherung beansprucht wird, wesentlich höhere Belastungen übertragen werden können.The tie rod with a bore opening is preferred tapered bore. Another advantageous embodiment provides that the bore of the Tie rod cylindrical over a first area and over the remaining area is conically widening. The cylin Drical area of the bore can be the cross section of the traction device be adapted, whereas the conically widening area is designed so that the fanned ends of directional glass fibers embedded in glue are completely absorbing. It is also preferred that the fanned end adjoining, in the cylindrical area the section of the train with the bore of the tie rod be glued into this cylindrical area. At a The tensile load of the traction device therefore occurs in the cylindrical Area of shear forces between the traction device and the tie rod and in the conically widening area of the bore pressure and shear forces. This has the advantage that since the verb is not claimed to be pure shear, essential higher loads can be transferred.

Bei einer anderen Ausbildung ist vorgesehen, daß der Zuganker mit einer sich stufenförmig erweiternden Bohrung versehen ist. Diese Bohrung ist ebenfalls einfach herzustellen und kann mit einer dem Einsatzzweck entsprechenden Anzahl von Stufen versehen werden.In another training it is provided that the tie rod is provided with a step-widening bore. This hole is also easy to make and can be used with a number of stages corresponding to the intended use will.

Bei einem bevorzugten Beispiel eines Zugankers ist dieser zy linderförmig ausgebildet, verläuft die Bohrung koaxial und ist seine Außenseite mit einem Außengewinde versehen. Dieser Zug anker überträgt die auf ihn eingeleiteten Kräfte gleichmäßig auf den in der koaxialen Bohrung festgelegten Zugstab. Weiterhin weist dieser Zuganker den Vorteil auf, da er in einer Gewinde bohrung festgelegt wird, daß über die Einschraubtiefe des Zug ankers einfach die Lage des zu befestigenden Bauteils einge stellt werden kann. Eine Handhabung des Zugankers wird über eine Werkzeugangriffsfläche erreicht, die an seiner Außenseite vorgesehen ist. An dieser Werkzeugangriffsfläche kann z. B. ein Gabelschlüssel angesetzt werden, über den der bolzenartig aus gebildete Zuganker in ein Sackloch eingeschraubt wird.In a preferred example of a tie rod, this is zy Linden-shaped, the bore runs coaxially and is provide an outside thread on its outside. This train anchor transfers the forces applied to it evenly to the tension rod defined in the coaxial bore. Farther this tie rod has the advantage of being in a thread hole is determined that the screw depth of the train anchor simply inserted the position of the component to be fastened can be put. Handling the tie rod is about reached a tool engagement surface on its outside is provided. At this tool engagement surface, for. B. a Open-end wrenches are used, over which the bolt-like formed tie rod is screwed into a blind hole.

Ein anderer Zuganker ist vorteilhaft mehrteilig ausgebildet, wobei der Zuganker eine das Zugmittel umgebende Innenhülse und eine die Innenhülse umgebende und sich an dieser axial abstüt zende Außenhülse aufweist. Bei diesem Zuganker wird das Ende des Zugmittels mit der Innenhülse verbunden, wohingegen die Außenhülse als freibewegliches Bauteil ausgebildet ist, und demnach relativ zur Innenhülse Drehbewegungen ausführen kann, diese jedoch axial abstützt. Beim Festlegen der Außenhülse an dem zu haltenden Bauteil, z. B. durch Einschrauben, werden somit die Schraubbewegungen der Außenhülse nicht auf die Innenhülse und somit auch nicht auf den Zugstab übertragen, wodurch schä digende Torsionsbeanspruchungen vermieden werden. Axiale Kräfte werden jedoch über die Abstützung und die Innenhülse auf das Zugmittel eingeleitet.Another tie rod is advantageously made of several parts, wherein the tie rod an inner sleeve surrounding the traction means and a surrounding the inner sleeve and supported axially on this has outer sleeve. The end of this tie rod will be of the traction device connected to the inner sleeve, whereas the Outer sleeve is designed as a freely movable component, and can therefore perform rotational movements relative to the inner sleeve, however, this is supported axially. When fixing the outer sleeve on the component to be held, e.g. B. by screwing, thus the screwing movements of the outer sleeve do not affect the inner sleeve and therefore not transferred to the tension rod, which makes schä torsional stresses can be avoided. Axial forces are however on the support and the inner sleeve on the Traction means initiated.

Die axiale Abstützung von Außen- und Innenhülse wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die Innenhülse an ihrem dem freien Ende des Zugmittels zugewandten Ende einen radial sich erweiternden Absatz und die Außenhülse einen den Absatz hintergreifenden, sich radial nach innen erstreckenden Vorsprung aufweist.The axial support of the outer and inner sleeve becomes advantageous thereby achieved that the inner sleeve at its the free end the end facing the traction means a radially widening Heel and the outer sleeve a behind the heel, has radially inwardly extending projection.

Bevorzugt besteht die Innenhülse aus Kunststoff, insbesondere dem die Glasfasern einbettenden Kunststoff des Zugstabes, und die Außenhülse aus Metall, insbesondere Messing. Hierdurch wird eine stabile Befestigung des Zugankers z. B. in einer Ge windebohrung ermöglicht und eine hochfeste Oberflächenverbindung von Innenhülse und Zugstab gewährt, da deren Materialien den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Weiterhin ist der Klebstoff vorteilhaft ein Epoxidklebstoff.The inner sleeve is preferably made of plastic, in particular the plastic of the tension rod embedding the glass fibers, and the outer sleeve made of metal, especially brass. Hereby a stable attachment of the tie rod z. B. in a Ge allows wind drilling and a high-strength surface connection of inner sleeve and tension rod granted, because their materials the have the same coefficient of expansion. Furthermore, the Adhesive advantageously an epoxy adhesive.

Die oben genannte Aufgabe wird nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren dadurch gelöst, daß die Glasfaserenden an den Enden der Zugmittel von Kunststoff befreit werden, diese Glasfaserenden in die Bohrung des Zugankers soweit eingeführt werden, daß sie über dessen erweitertes Ende hinausragen, daß die Glasfaser enden aufgefächert und mit Klebstoff versehen, wieder in die Bohrung eingezogen und in dieser ausgehärtet werden.The above object is achieved according to the invention drive solved in that the fiber ends at the ends of the Pulling means are freed of plastic, these glass fiber ends be inserted so far into the hole of the tie rod that they protrude beyond its enlarged end that the fiber ends fanned out and provided with adhesive, back into the Hole drilled and cured in this.

Dieses Verfahren sieht vor, daß bei glasfaserverstärkten Kunst stoffstäben an den Enden die Glasfasern freigelegt werden, so daß diese nach dem Einführen in die Bohrung der Zuganker auf gefächert werden können, wobei sich der Durchmesser des Glas faserbündels vergrößert, und die Glasfaserenden nach dem Auf fächern mit einem Klebstoff versehen werden und schließlich soweit in den Zuganker wieder eingezogen werden, daß sie in der sich erweiternden Bohrung zu liegen kommen. In dieser Lage härtet nun der Klebstoff aus und verbindet die Glasfaserenden zu einem Pfropf, der sicher in der in Zugrichtung sich verengen den Bohrung des Zugankers liegt.This procedure provides that with glass fiber reinforced art rods at the ends of the glass fibers are exposed, so that this after insertion into the hole of the tie rod can be fanned out, the diameter of the glass fiber bundle enlarged, and the glass fiber ends after opening fans with an adhesive and finally as far as retracted into the tie rod that they in the widening bore come to rest. In this situation the adhesive hardens and connects the fiber ends to a graft that is sure to narrow in the direction of pull the hole of the tie rod.

Bei Kevlar-Kordeln müssen die Glasfasern nach dem Durchtritt durch die Bohrung des Zugankers lediglich aufgefächert, mit Klebstoff versehen und in die Bohrung wieder eingezogen werden. Es erübrigt sich hier die vorherige Säuberung der Glasfaserenden von anhaftendem Kunststoff.With Kevlar cords, the glass fibers have to pass through just fanned out through the hole in the tie rod with Apply the adhesive and pull it back into the hole. There is no need to clean the fiber ends beforehand of adhesive plastic.

Bevorzugt können die aufgefächerten Glasfaserenden zusätzlich noch textoriert, gestaucht oder dgl. verformt werden. Durch diese zusätzliche Verformung der Glasfaserenden wird ein spä teres Herausziehen dieser aus dem in der Bohrung des Zugankers festliegenden Pfropf zusätzlich verhindert.The fanned-out glass fiber ends can preferably additionally still be textured, compressed or the like. deformed. By this additional deformation of the fiber ends becomes a late teres pull this out of the hole in the tie rod fixed graft additionally prevented.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung, Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigtFurther advantages, features and details result from the following description, in which with reference to the drawing, exemplary embodiments explained in detail are. It shows

Fig. 1 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Schnitt einen nach der Erfindung ausgebildeten Kryostaten in schematischer Darstellung; Fig. 1 partially in side view and partially in section of a cryostat designed according to the invention in a schematic representation;

Fig. 2 einen Abschnitt des Kryostaten nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; FIG. 2 shows a section of the cryostat according to FIG. 1 on an enlarged scale;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer Anschlußstelle eines Zugstabes in nochmal vergrößertem Maßstab; 3 shows a cross section through an embodiment of a junction of a tension rod in an enlarged scale again.

Fig. 4 + 5 einen Querschnitt durch beispielhafte Ausfüh rungen eines Zugankers; und Fig. 4 + 5 shows a cross section through exemplary embodiments of a tie rod; and

Fig. 6a-d in schematischer Darstellung vier Arbeitsschritte bei der Herstellung der Verbindung eines Zugstabes mit einem Zuganker. FIGS. 6a-d shows a schematic illustration of four steps in the preparation of the compound of a tension rod with a tie rod.

Der in Fig. 1 dargestellte Kryostat 1 weist innerhalb eines Mantels 2 von außen nach innen gesehen einen Stickstofftank 3, einen Schild 4 und einen Heliumtank 5 auf, der einen supra leitenden Magnet 6 enthält. Der Schild 4 ist an den Stirnseiten 7 des Stickstofftankes 3 mittels Zugstäben 8 befestigt, wie auch der Heliumtank 5 an dem Schild 4 mittels Zugstäben 9 be festigt ist. Ferner ist der Heliumtank 5 mit dem Stickstofftank 3 durch wenigstens einen sich axial erstreckenden Zugstab 10 verbunden. Schließlich ist auch der Stickstofftank 3 an den Stirnflächen 11 des Mantels 2 durch Zugstäbe 12 befestigt. Die Zugstäbe 8, 9, 10 und 12 weisen an ihren Enden jeweils eine Anschlußstelle 13 auf, über die sie an dem zu befestigenden Bauteil festgelegt sind.The cryostat 1 shown in Fig. 1, inside a jacket 2 from the outside inwards seen a nitrogen tank 3, a plate 4, and a helium tank 5, which includes a superconducting magnet 6. The shield 4 is attached to the end faces 7 of the nitrogen tank 3 by means of tension rods 8 , as is the helium tank 5 on the shield 4 by means of tension rods 9 . Furthermore, the helium tank 5 is connected to the nitrogen tank 3 by at least one axially extending tension rod 10 . Finally, the nitrogen tank 3 is also attached to the end faces 11 of the jacket 2 by means of tie rods 12 . The tension rods 8, 9, 10 and 12 each have at their ends a connection point 13 , via which they are fixed to the component to be fastened.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der den Heliumtank 5 mit dem Schild 4 verbindende Zugstab 9 mit seinem oberen Ende 14 über die Anschlußstelle 13 an der Innenseite der Stirnwand 15 des Strahlungsschildes 4 befestigt. Ebenso ist das untere Ende 16 des Zugstabes 9 über eine Anschlußstelle 13 an der Außenseite der Stirnwand 17 des Heliumtanks 5 festgelegt. In der gleichen Weise ist auch der den Strahlungsschild 4 mit dem Stickstofftank 3 verbindende Zugstab 8 befestigt. Allerdings ist die Anschluß stelle 13, in der das obere Ende 18 des Zugstabs 8 festgelegt ist nicht direkt an der Stirnwand 19 des Stickstofftanks 3 befestigt, sondern an der Stirnwand 20, die mit ihrem äußeren Rand 21 an der Stirnwand 19 des Stickstofftanks 3 anliegt. Das untere Ende 22 des Zugstabs 8 ist in einem Lagerstück 23 fest gelegt, das an einem inneren Mantelteil 24 des Schildes 4 be festigt ist.As seen from Fig. 2, of the helium tank 5 with the connecting plate 4 tension rod 9 is attached by its upper end 14 through the connection point 13 on the inside of the end wall 15 of the radiation shield 4. Likewise, the lower end 16 of the tension rod 9 is fixed via a connection point 13 on the outside of the end wall 17 of the helium tank 5 . The pull rod 8 connecting the radiation shield 4 to the nitrogen tank 3 is also fastened in the same way. However, the connection point 13 , in which the upper end 18 of the tension rod 8 is fixed not directly on the end wall 19 of the nitrogen tank 3 , but on the end wall 20 , which abuts with its outer edge 21 on the end wall 19 of the nitrogen tank 3 . The lower end 22 of the tension rod 8 is fixed in a bearing piece 23 which is fastened to an inner jacket part 24 of the shield 4 be.

Die Befestigung der Enden 14, 16, 18 und 22 der Zugstäbe 9 und 8 in den Anschlußstellen 13 bzw. im Lagerstück 23 erfolgt da durch, daß die Enden der Zugstäbe 8 und 9 mit ein Außengewinde aufweisenden Zugankern 25 versehen sind, die in entsprechende Gewindebohrungen der Anschlußstellen 13 bzw. des Lagerstücks 23 eingeschraubt sind. Die Zugstäbe 8 und 9 können bei der Montage des Kryostaten 1 jeweils an der Innenseite des äußeren Bauteils befestigt werden, bevor das innere Bauteil in das äußere eingeführt wird, und schließlich kann die Befestigung an der Außenseite des inneren Bauteils durch eine Aussparung 26 bzw. 27 im äußeren Bauteil hindurch erfolgen. Diese Ausspa rungen 26 und 27 können bei Bedarf leicht verschlossen werden.The attachment of the ends 14, 16, 18 and 22 of the tie rods 9 and 8 in the connection points 13 and in the bearing piece 23 is carried out by the fact that the ends of the tie rods 8 and 9 are provided with an externally threaded tie rod 25 , which in corresponding threaded holes the connection points 13 and the bearing piece 23 are screwed in. The tension rods 8 and 9 can each be fastened to the inside of the outer component during the assembly of the cryostat 1 before the inner component is inserted into the outer, and finally the fastening to the outside of the inner component can be done by a recess 26 and 27, respectively in the outer component. These recesses 26 and 27 can be easily closed if necessary.

Die Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Ausführungsform einer Anschlußstelle 13 im Querschnitt, in die ein Zuganker 25 mit einem darin festgelegten Zugstab eingesetzt ist. Der Zug anker ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen ersten zylinderförmigen Bereich 28 auf, der gegenüber dem zweiten zylinderförmigen Bereich 29 einen geringeren Durchmesser auf weist. Der Bereich 28 ist vom Bereich 29 über einen Absatz 30 getrennt. Weiterhin weist der Zuganker 25 eine insgesamt mit 31 bezeichnete Bohrung auf, die einen zylinderförmigen Bereich 32 und einen sich daran anschließenden Bereich 33 umfaßt, der sich nach außen hin konisch erweitert. In diese Bohrung 31 ist das Ende einer der Zugstäbe 8, 9, 10 oder 12 eingesetzt, wobei in dem sich konisch erweiternden Bereich 33 das Ende des Zug stabs ebenfalls erweitert ist, worauf später noch näher einge gangen wird. Der Zuganker 25 selbst ist in eine Ausnehmung 34 der Anschlußstelle 13 eingesetzt, die in Richtung der Oberseite 35 und in Richtung einer ihrer vertikalen Seiten 36 offen aus gebildet ist, so daß der Zuganker 25 in die Ausnehmung 34 ein geführt werden kann, wobei schließlich der Bereich 28 des Zug ankers 25 in einer Ausnehmung 37 zu liegen kommt, die im Boden 38 der Anschlußstelle 13 derart vorgesehen ist, daß Vorsprünge 39 und 40 den Bereich 29 des Zugankers 25 am Absatz 30 unter greifen. Die vertikale Seite 36 ist derart ausgebildet, daß sie den in der Ausnehmung 34 eingesetzten Zuganker 25 in Um fangsrichtung teilweise umschließt. Der Zuganker 25 liegt also sicher in der Ausnehmung 34, so daß Kräfte gezielt vom Zugstab über die Anschlußstelle 13 auf daran befestigte Bauteile einge leitet werden können. Fig. 3 shows an enlarged view of an embodiment of a connection point 13 in cross section, in which a tie rod 25 is inserted with a tie rod fixed therein. The tension anchor is cylindrical and has a first cylindrical region 28 , which has a smaller diameter than the second cylindrical region 29 . The area 28 is separated from the area 29 via a shoulder 30 . Furthermore, the tie rod 25 has a bore, designated overall by 31 , which comprises a cylindrical region 32 and an adjoining region 33 which widens conically towards the outside. In this bore 31 , the end of one of the tension rods 8, 9, 10 or 12 is inserted, the end of the tension rod also being expanded in the conically widening region 33 , which will be discussed in more detail later. The tie rod 25 itself is inserted into a recess 34 of the connection point 13 , which is formed open in the direction of the top 35 and in the direction of one of its vertical sides 36 , so that the tie rod 25 can be guided into the recess 34 , finally the Area 28 of the train anchor 25 comes to rest in a recess 37 , which is provided in the bottom 38 of the connection point 13 such that projections 39 and 40 engage the area 29 of the tie rod 25 at paragraph 30 under. The vertical side 36 is formed such that it partially encloses the tie rod 25 inserted in the recess 34 in the circumferential direction. The tie rod 25 is therefore securely in the recess 34 , so that forces can be directed from the tension rod via the connection point 13 to attached components.

Bei dem in der Fig. 4 gezeigten Zuganker 25 handelt es sich um eine weitere Ausführungsform, wobei nun der Zuganker 25 aus einer Innenhülse 41 und einer die Innenhülse 41 koaxial um greifenden Außenhülse 42 besteht. Die Innenhülse 41 ist ent sprechend dem in der Fig. 3 dargestellten Zuganker 25 mit einem ersten zylindrischen Bereich 28 und einem sich über einen Absatz 30 daran anschließenden zweiten zylindrischen Bereich 29, der einen größeren Durchmesser als der Bereich 28 aufweist, ausge bildet. Ebenfalls weist die Innenhülse 41 eine zylindrische Bohrung 43 und eine sich daran anschließende, konisch erwei ternde Bohrung 44 auf. In diese Bohrungen 43 und 44 ist das Ende 45 einer der Zugstäbe 8, 9, 10 oder 12 eingesetzt. Die die Innenhülse 41 umgebende Außenhülse 42 weist an ihrer Außen seite ein über einen Teil der axialen Länge sich erstreckendes Außengewinde 46 auf und ist mit einer Werkzeugangriffsfläche 47, z. B. einem Sechskant versehen, die sich über die restliche axiale Länge der Außenoberfläche der Außenhülse 42 an deren dem freien Ende 45 des Zugstabs abgewandten Seite erstreckt. Die Bohrung 48 der Außenhülse 42 ist derart ausgebildet, daß sie von einem Bereich 49 mit einem größeren Durchmesser über einen Absatz 50 zu einem Bereich 51 mit geringerem Durchmesser übergeht, wobei der Durchmesser des Bereichs 49 dem Durchmesser des Bereichs 29 der Innenhülse 41 entspricht, und der Bereich 28 der Innenhülse 41 mit Spiel im Bereich 51 liegt. Dabei liegen die Absätze 30 und 50 aneinander an. Vorteilhaft besteht die Außenhülse 42 aus Messing und ist die Innenhülse 41 aus einem Kunststoff, bevorzugt aus dem Kunststoff des Kunststoffzugstabes gebildet.The tie rod 25 shown in FIG. 4 is a further embodiment, the tie rod 25 now consisting of an inner sleeve 41 and an outer sleeve 42 coaxially encompassing the inner sleeve 41 . The inner sleeve 41 is accordingly the tie rod 25 shown in FIG. 3 with a first cylindrical region 28 and a second cylindrical region 29 adjoining it via a shoulder 30 , which has a larger diameter than the region 28 . The inner sleeve 41 also has a cylindrical bore 43 and an adjoining, conically expanding bore 44 . The end 45 of one of the tension rods 8, 9, 10 or 12 is inserted into these bores 43 and 44 . The outer sleeve 42 surrounding the inner sleeve 41 has on its outer side an external thread 46 extending over part of the axial length and is provided with a tool engagement surface 47 , e.g. B. provided a hexagon, which extends over the remaining axial length of the outer surface of the outer sleeve 42 on the side facing away from the free end 45 of the tension rod. The bore 48 of the outer sleeve 42 is designed such that it passes from an area 49 with a larger diameter via a shoulder 50 to an area 51 with a smaller diameter, the diameter of the area 49 corresponding to the diameter of the area 29 of the inner sleeve 41 , and the area 28 of the inner sleeve 41 lies in the area 51 with play. Paragraphs 30 and 50 abut each other. The outer sleeve 42 is advantageously made of brass and the inner sleeve 41 is made of a plastic, preferably of the plastic of the plastic tension rod.

Wird nun der Zuganker 25 über ein an der Werkzeugangriffsfläche 47 angesetztes Werkzeug in eine Gewindebohrung einer Anschluß stelle 13 eingeschraubt, so kann die Lage des freien Endes 45 des Zugstabs bezüglich der Anschlußstelle 13 exakt durch die Einschraubtiefe eingestellt werden, wobei sich die Schraubbe wegung aufgrund der zweiteiligen Ausführung des Zugankers nicht auf die Innenhülse 41 und somit auf den Zugstab überträgt.If the tie rod 25 is screwed into a threaded bore of a connection point 13 via a tool attached to the tool engagement surface 47 , the position of the free end 45 of the tension rod with respect to the connection point 13 can be set exactly by the screwing depth, the screw movement moving due to the two-part design of the tie rod does not transfer to the inner sleeve 41 and thus to the tension rod.

Der in Fig. 5 gezeigte Zuganker 25 ist ebenfalls zweiteilig ausgeführt, wobei die Innenhülse 41 in Form eines aus Metall bestehenden Kugelbolzens 52 ausgebildet ist und die Außenhülse 42 eine Kugelpfanne 53 für die Kugel 54 des Kugelbolzens 52 darstellt. An die Kugel 54 schließt sich ein dem Bereich 28 entsprechender zylindrischer Fortsatz 55 an, der die zylin drische Bohrung 43 aufweist, wohingegen die Kugel 54 mit der sich konisch erweiternden Bohrung 44 versehen ist. Wird nun die Außenhülse 42 über ihr Außengewinde 46 in eine Gewinde bohrung einer Anschlußstelle 13 eingeschraubt, so werden die Kräfte der Anschlußstelle ausschließlich axial in den Zugstab 8, 9, 10 oder 12 eingeleitet.The tie rod 25 shown in FIG. 5 is also made in two parts, the inner sleeve 41 being in the form of a ball pin 52 made of metal and the outer sleeve 42 representing a ball socket 53 for the ball 54 of the ball pin 52 . At the ball 54 adjoins the area 28 corresponding cylindrical extension 55 , which has the cylindrical bore 43 , whereas the ball 54 is provided with the conically widening bore 44 . If the outer sleeve 42 is screwed through its external thread 46 into a threaded bore of a connection point 13 , the forces of the connection point are only introduced axially into the pull rod 8, 9, 10 or 12 .

Nachfolgend wird anhand des in den Fig. 6a-d gezeigten schematischen Ablaufs die Herstellung einer Verbindung eines Endes eines Zugstabs 8, 9, 10 oder 12 mit einem Zuganker 25 beschrieben. Das Ende 45 des Zugstabs wird so vorbereitet, daß das Harz von den direktionalen Glasfasern 56 gelöst und entfernt wird, so daß die Glasfasern 56 den Kunststoff des Zugstabs axial überragen. Anstelle des in der Fig. 6 gezeigten mit direktionalen Glasfasern verstärkten Kunststoffstabs können auch Kevlar-Kordeln verwendet werden, bei denen dieser Schritt der Lösung und Ent fernung des Harzes entfällt. Gemäß der Fig. 6b wird der Zuganker 25 derart in Richtung des Pfeiles 57 auf den Zugstab axial aufgeschoben, daß dessen sich konisch erweiternde Bohrung 44 in Richtung des freien Endes 45 des Zugstabes zeigt, und der Zuganker 25 zum Ende 45 beabstandet ist. Sodann werden die das Ende 45 überragenden Glasfasern 56 aufgefächert oder gespreizt. Die Glasfasern können zusätzlich noch gewellt, angeschmolzen oder dergleichen verformt werden. Nach dem Aufbringen eines Klebstoffes 58, vorzugsweise eines Epoxidklebstoffes, wie in der Fig. 6c dargestellt, der die freien Enden der Glasfasern 56 vollständig umfließt und einhüllt, wird schließlich der Zuganker 25 in Richtung des Pfeiles 59 derart über die mit Klebstoff 58 benetzten Glasfasern 56 verschoben, daß diese aufgefächerten Enden der Glasfasern 56 in der konisch sich erweiternden Bohrung 44 zu liegen kommen. Zusätzlich kann über eine gewisse Weg strecke 60 der Umfangsbereich des Zugstabs ebenfalls mit einem Klebstoff versehen worden sein, wobei diese Wegstrecke 60 schließlich in der zylindrischen Bohrung 43 des Zugankers 25 zu liegen kommt, wodurch eine zusätzliche Verbindung des Zug stabs mit dem Zuganker 25 geschaffen wird. Nach dem Aushärten des Klebstoffs 58 ist eine dauerhafte und hochbelastbare Ver bindung zwischen dem Zugstab und dem Zuganker 25 geschaffen, da im Bereich der Wegstrecke 60 die Verbindung auf Scherung, und der Klebstoff 58 zwischen den Enden der Glasfasern 56 eben falls auf Scherung und zusätzlich auf Druck beansprucht wird, wodurch aufgrund einer Selbsthemmung ein Herausziehen der Glas fasern 56 aus dem Klebstoff 58 verhindert wird. Selbst bei einer beschädigten Verbindung können noch Kräfte über eine gewisse Wegstrecke aufgenommen werden, so daß die Festigkeit der Verbindung bei einer Beschädigung nicht plötzlich absinkt und dadurch unkontrollierbare Lageänderungen der im Kryostat 1 über die Zugstäbe 8, 9, 10 und 12 festgelegten Behälter auf tritt.The establishment of a connection of one end of a tension rod 8, 9, 10 or 12 to a tie rod 25 is described below with reference to the schematic sequence shown in FIGS. 6a-d. The end 45 of the tension rod is prepared so that the resin is detached and removed from the directional glass fibers 56 so that the glass fibers 56 axially project beyond the plastic of the tension rod. Instead of the plastic rod reinforced with directional glass fibers shown in FIG. 6, Kevlar cords can also be used, in which this step of dissolving and removing the resin is omitted. According to the Fig. 6b of the tie rod 25 is pushed in such a way in the direction of arrow 57 on the pull rod axially that its flared bore 44 is in the direction of the free end 45 of the tension rod, and the tie rods 25 is spaced at the end 45. Then the glass fibers 56 projecting beyond the end 45 are fanned out or spread. The glass fibers can additionally be corrugated, melted or the like deformed. After the application of an adhesive 58 , preferably an epoxy adhesive, as shown in FIG. 6c, which completely flows around and envelops the free ends of the glass fibers 56 , the tie rod 25 finally becomes in the direction of arrow 59 in this way over the glass fibers 56 wetted with adhesive 58 moved that these fanned ends of the glass fibers 56 come to lie in the conically widening bore 44 . In addition, the peripheral area may have a certain way stretch 60 of the pull rod also have been provided with an adhesive, said path 60, finally, of the tie rod 25 comes to lie in the cylindrical bore 43 thereby providing an additional connection between the train bar is provided with the tie rods 25 . After the adhesive 58 has hardened, a permanent and highly resilient connection is created between the tension rod and the tie rod 25 , since in the region of the distance 60 the connection is based on shear, and the adhesive 58 between the ends of the glass fibers 56 is also on shear and additionally Pressure is claimed, due to a self-locking pulling out the glass fibers 56 is prevented from the adhesive 58 . Even with a damaged connection, forces can still be absorbed over a certain distance, so that the strength of the connection does not suddenly drop in the event of damage and, as a result, uncontrollable changes in position of the container defined in the cryostat 1 via the tension rods 8, 9, 10 and 12 occur.

Claims

1. cryostat, in particular for superconducting magnets, with nested components, one of which forms an outer shell and at least another forms a vessel arranged in the shell for receiving a coolant, and with the components connecting traction means, with each of which an inner component on the adjacent, more external component is suspended, which contain traction means glass fibers or aramid fibers, have tie rods at their ends and are fastened to the respective component via the tie rods, the ends of the traction means being formed by glass fibers or aramid fibers and these ends being widened Bore in the tie rod are fixed, characterized in that the ends ( 45 ) of the traction means glass fibers or aramid fibers ( 56 ) end at the traction means ends ( 45 ) and are fanned out in the widening bore ( 31 ) of the tie rod ( 25 ) , each end of the fiber being surrounded by adhesive.

2. Cryostat according to claim 1, characterized in that the tie rod ( 25 ) consists of plastic reinforced with directional glass fibers.

3. Cryostat according to claim 1, characterized in that the Traction means are designed as Kevlar cords.

4. Cryostat according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bore ( 31 ) of the tie rod ( 25 ) is flared.

5. Cryostat according to one or more of the preceding claims, characterized in that the bore ( 31 ) of the tie rod ( 25 ) extends cylindrically over a first region ( 32 ) and conically widening over the remaining region ( 33 ).

6. Cryostat according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the tie rod ( 25 ) is provided with a step-widening bore.

7. Cryostat according to one or more of the preceding claims, characterized in that the tie rod ( 25 ) is cylindrical, the bore ( 31 ) extends coaxially and its outside is provided with an external thread ( 46 ).

8. Cryostat according to claim 7, characterized in that the outside of the tie rod ( 25 ) is provided with a tool engagement surface ( 47 ).

9. Cryostat according to one or more of the preceding claims, characterized in that the tie rod ( 25 ) has an inner sleeve surrounding the traction means ( 41 ) and an inner sleeve surrounding and axially (paragraphs 30 and 50 ) is supported on this outer sleeve ( 42 ) having.

10. Cryostat according to claim 9, characterized in that the inner sleeve ( 41 ) at its end facing the free end ( 45 ) of the traction means a radially widening shoulder ( 30 ) and the outer sleeve ( 42 ) one behind the paragraph ( 30 ) , Has radially inwardly extending projection ( 39 and 40 ).

11. Cryostat according to claim 9 or 10, characterized in that the inner sleeve ( 41 ) has the same expansion coefficient as the tension rod.

12. Cryostat according to one or more of claims 9 to 11, characterized in that the inner sleeve ( 41 ) made of plastic, in particular from the glass fibers or aramid fibers embedding plastic of the tension rod.

13. Cryostat according to one or more of claims 9 to 12, characterized in that the outer sleeve ( 42 ) consists of metal, in particular brass.

14. Cryostat according to one or more of the preceding claims, characterized in that the adhesive ( 58 ) is an epoxy adhesive.

15. Process for producing a traction device for a cryo states according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the glass fiber or aramid fiber ends plastic is removed from the ends of the traction means, these glass fiber or aramid fiber ends in the bore of the Tie rods are introduced so far that they are above it protruding end that the fiber or Aramid fiber ends fanned out and provided with adhesive, pulled back into the hole and hardened in it will.

16. The method according to claim 15, characterized in that the fanned out fiber or aramid fiber ends tex tured, compressed or the like are deformed.